溜井中矿石移动的研究(一).pdf

x 0 0 c xx 竺 { 研究 报告之 一 ； 溜井 中矿 石移 动 的研 究 一 研究的背景及 目的 了解 溜井特性 峨朗矿现 场试验结 果 一 日本水 泥株 式会社 峨朝矿大野雅 之 编 者 按 口本 榴井 委 员会 针 对 矿石 在 溜 井 中 的 移 动 问题 进 行 了大 量 的 现 场 试 验 和 试 验 室 试 验 ， 并 写 出 了总 题 口为 溜井 巾矿 石 移 动 的研 究 报 告 1 l 尉 ， 内容 比较 丰 富 ， 有 一 定 参 考 价值 。 术 刊 将 陆 续 雌登 这 些 报告， 以飨 读 者 。 1．研究的背景及 目的 日本嚣 天石 灰石 矿， 自日本水 泥株式 会 社香春 矿最先采 用 溜井 与 阶段 采矿 法配合 的 大溜井 式采矿 法 以来 ，业 已3 0年。在 此 期 问 ， 日本 的露 天石 灰石 矿几乎 均采 用了大溜 井式采 矿法 。大型采石场 也广 泛 地采用了此 法 。大 溜井式 采矿 法非 常 适合 于 日本的石 灰 石矿 及采石场 的 地形，其不但 生 产率高 ，而 且 对提高安全 性 及保护景观 等作 出了根 犬贡 献 。关 予溜井是 露天石 灰石矿 重受的生 产环 节之一 的这种 认识 ，至 今未 变 。 开 凿溜井 时，要 练台考虑 矿山的地 形、 地 质和矿 量 等因素 ，将 播井 布置在可 最 经济 地开采 的位置 。其设 计 形 状 及 凿井 方法 业 已确立 ，详细情 况请 参见本 刊 溜 井 专 集 No ． 1 和 No ． 2 石 灰 石 1 9 8 1 ， No ． 1 9 4 ， 1 5 ～ 6 4 ； 石 灰 石 ， 1 9 8 2 ， No ． 1 9 7 ， l 8 ～ 7 3 。 另一 方面 ，有 关溜井 中矿石 移动 情况 ， 尚有很多没有搞清的闭题 ，一 真是作为 “ 黑 22 匣子 来对 待 的。在 日本 ，有关 溜井 中矿 石 移 动情况 的研究报 告较少 。最 近 ，京 都大学 的斋藤 、大坂水 泥株 式会 社 的足立 等写 出了 研 究报 告 ，但这种 报告为 数不 多 。 日本 的石 灰石 业界 ，现正 处于稳定 发展 时 期，降低 成本 自不 待言 ，而且 还强烈要 求 采 取措 施 以适应生 产高附加 价值 产 品 的 需 要 。从 量 到质 的转 变是 时代的要 求 。 我们 确信 ，通过溜井 中矿 石移 动情况的 研究及 模型化 ，将能更 好地 进行 细致 的质量 管理 、溜井管 理和研究 出最佳 溜 井 设 计 方 法 ，降低产 品的 波动性 探 讨按不 同产 品选 择性投矿 和排矿 的可 能 性 以及避 免溜井堵 塞 等事故 的研 究 及其应用 ，将 给 我们 带来 很大 的 利 益 。 本 研究项 目是与东 京大学 工学部 资源开 发』 程 学系 岩石工程学 研究 室的 山 口梅太 郎 教授 、下谷高 丽副教 授及茂 木源 人助教共 同 进 行的 。现场 试验是 在 日本 水泥株 式会社所 属 矿 山的各种类 型的 溜井 实施 ，在 了解 溜井 特性 的同时 ， 断积 累数据 ，并 进 行比较研 1 9 8 9 卑簟 1一 维普资讯 究 。 浅斜 溜井 深斜溜井 c b 6 m l O O m深 ，7 5 。 峨 朗 矿 5 m x 6 0 0 m深 ， 3 。 武 甲 矿 5 m 3 4 0 m深 ，7 2 。 津 久 见 矿 深溜井 5 m 4 6 0 m深 田海矿 浅溜 井 6 m l O O m深 香春 矿 t l m 6 O m 深 甲州采石场 此外 ，为了分 析 溜井 中矿石 移动情 况和 理 论考察 及 定量 模型 化 ，在 实验室 进行 了模 型 试验 。 2． 了解 溜井特性 峨 朗 矿 现 场 试验 结 果 1 峨 朗矿 概 况 日本水 泥株 式会社蛾 朗矿 位 于北海 道函 馆市西 北 约1 5 k in处， 自1 8 9 2 年投 产 以 来 ， 一 直在 稳 定地 向本 会社 上矾水 泥厂提供原 料 石 灰石 。在9 0 多年历 史 中 ，开采 地 区、 采掘和运 输方法 在逐渐 改变 。1 9 7 8 年 以后 ， 户切 地矿区开 始生 产 。该矿 的月生 产能力为 5 O 万t ，是 日本 国内屈 指可 数 的几个 大 型 矿 山之一 。该 矿 的另 一特 色是 采 用了环境 保护 式采矿 法 ，即从矿 山外部看不 出采场 内部 。 2 峨朗 矿粗破 碎设 备 户 切地 溜井 自凿 井 以来 已处理 了3 O 0 0 万 t 石 灰石 。 石 灰石 用 圆锥 破 碎机进 行 粗 破 碎，破 碎到 一1 7 0 mm。破 碎后 ，贮存 在 井 下 贮矿 槽 ，然后进 至 地表二 次破 碎设 备 。 5 溜 井 中矿石移 动 情况现 场试验 1 预 备 调 查 a 调 查方法 及结 果 n m o tmr 革‘ 次 l 9 8 0 r1 1 月 宴 施 方法 ]在约 1～ 2m直 径的 块石 上 凿 一 个6 0 ram直径 的孔 ，孔 内装 入 乙烯 软 管， 从 4 5 O m水 平 台阶投 劐溜井 内。在通 往 贮 矿 槽 的胶带机 上通 过 日视 回收 软管 [ 结 果] 溜井下部 重 型板式 给矿机 排矿 5 6 3 O t 北侧 回收 排 矿5 9 3 O t _ 】 部 回收 排 可 ‘ 0 1 1 0 t 东 铡回收 南 、 西 侧 术 收 J 二噩直耍] 图 1峨 朗矿粗 破 碎 设 备 二] 1 、- 杵 N } T 【 ■__日 ， ， ， ／ 讴A 图 2 ， ， ’ 、 蛤 帆 j 川 ’ 8’ 维普资讯 I 州 一 牲 狰 0～ L O O,J nm ， 雀 篱 箍 轰 }盼 ‘ J 1 9 0 1 渔并中矿石移动情况调查方法及其结粜 袅 1 在 漕 井下 重 型槛 蚺式精 矿 机上 ，每 5讣 一 班 潦 也 螗 再 { l } 块 敏。并 时记 排 方1 最 洼 泞乜北石柱5 0 0 0 一I 1 0 O 0【 2 问 被排 山。 过 I 之后 ，经 断， 滞色 l 石排完时停止检查．排 1 出最 多对 为 7 0 O 0 8 0 0 D 见 匝 3 尊二撮 1 0 8 j 9 3 j 旃咀赦 I 1 9 8 ； 年 L 1 月 1 。 8 7 年 8 月 一．j ． ． ． ， ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 一} 在 浦井 上 流魁 投 红 堤有 ．底 流倒 投 入 自 斑 有 约2 0 0 块 口 雌矿 由 、， 1 、 与 第 四谯 的方 法 糊 阿 ，但 旃 白色 改 成菏 蓝 色 ． 在4 4 O m 水平 拦 ． 溜井 投矿 口不 是 漏 斗 状 的 投 入 2 8 0 块 删 l_ l l I 芷 左 潦 色 蛲 石 在 5 o o o ～ i 2 1 0 0 0 t 之间披排d ； ，排I 让多 时山 C O O ～ q 0 O O I l 见 闰 5、 B 同 左 见 图 7 8 注 {蛾 朗矿 的 石 灰 石为 振 黑 色． ‘ 暑 4 ’ 1 9 8 牟尊1 I I I ． 1l ． ．● ， 一一 L ； 投， 方社 一 维普资讯 维普资讯 e 一 I ； O r 虹 ￡ 汪∞● 田 t- 庹汽竹 适 I 挂苷垂 C I 口 0 0 图 5 第 四次 溜 井 中 矿石 移 动 情 况 现 场 试 验结 果 涂 色 块 石 排 出频 数 分 布 图 e 第 四次 溜 井 中矿 石 移 动情 况 现 场 试 验 结 果 涂色 块石 排 出累 计频 毅 分 布 见 图 3 。 这种 情 况说 明涂色 块石在 溜井 内没有 大 的分 散 和混合 ，其 原固 有待 于通 过 定量分析 找 出。另 外 ，红 矿石和 白矿石虽 有 很大的 差 别 ， 但从 大致 同时排 出这一情 况来看 ， 可 以认 为涂 色块 石在 溜井 中存在 着 速度分 布 。在 漓 井 上 流侧涂色 块石 移动 得快 ，在 底 流侧移 动 得 慢。 如 果没有 速度分布 ，红矿石 和 白矿石 则分 别聚集 在一起 排 出， 而不 是 同时 排 出。 ② 图 4所 示为第二 次～ 第 四次 的现场 试 验 结 果。该 图是在 溜井长 度 f l 0 5 m 时的峨 朗矿户 切地 溜井的 特性 图 从 此 图可看 出， 同 时投 入 到溜井 的涂 色块石 是在5 0 0 0 2 0 0 0 0 t 的范周内被排出，其 中约j 5 是 在l O 0 0 0 t 之 前排 出的，而 主要 是 在7 0 0 0 8 O 0 0 t 时 排 出 ‘ 罢 e’ 的，其 余 的 j s 是在其 后平 均 以 1～ 2个高 峰 期 m现 的 。 J ． 洫 州 嘘 ， 削 I n l 【 i - I J 剽 第 五 次溜 井 巾矿石 移动 情 况 现 场 试 验 结 果 涂 色 块 石 排 出分 布 圈 8 溜 井 中不 同块 度 矿石 移 动 情 况 的差 异 1 9 8 9 章 1 期 维普资讯 _ ⑨第四次现场试验是专为了解溜井上流 层 与底 流层 的流速 差而进 行的 ，从 图 5可 看 出，到排 出1 0 0 0 0 t 时 的主要 层群是 属于 溜井 } 二 流侧 ，剩 下的 属于底 流侧 。根据 图 6，穗 井 内的 流速 比若 用8 O 时的 两者累计 排矿量 加 以比较 ，则为 底 流侧F 矿 一 t 6， 50 0t 上流 0 ， 5 0 0 即可 以认为 上流 层的速 度约为底 流层 的 I ． r 倍 a b l { l 9 a 一 第 四 次 现场试 验站 粜 的滴 l l I b 第五 扶现 场 试 验 结 果 的 溜井 [ 【 ④第 五 次现场 试验是 在4 4 0 m 水平 溜井 长度 9 4 m 溜井投入 口进 行的 。 其 试验 结果 之所 以与第 四次试验结 果不 同 ，不 能认为 是 由于溜井 容量 长 度 的 影 响，估计是 由于 溜井投 矿 口形状的差 异所 政 。过 还有待 于夸后 利用模 型试验 等 进行研 究 ，但 我们认 为完 全有可能 利用据井 口的形 状进行质量管理等 图 9。 ⑤ 图 8所 示为不 同块度 的矿石 在溜井 e { l 移 动情 况的 差别 。在溜井 上流侧 ，大块排 出 较恢，而在底流铡看不出这种倾向。 ⑥ 溜井上 流侧与 底流侧具 有流速 差 ，这 是 由于 溜井 倾斜度 的影 响 ，还 是 由于 矿石 排 翻外奎一矿山 出方 向的影响，今后打算通过进一步的研究 解 决这一 问题 。 5 在 峨朗矿 的应用 峨即 矿利用 溜井 t I 1 的流 速差进 行了质量 管理 ，取 得了效 果。 3．今后 的研 究报 告 本文 将峨 朗矿 的现场 试验结 果作为 第一 次 研究报 告 。令后 拟利 用 石 灰石 杂志 刊登下 述 内容 的研究 报 告，使这 一溜井 中矿 石 移动的研 究 成果广 泛地让整 个石灰 石业 界 共享 ，并 请本 会各 会员 单位及 各位 同行批 评 指导 ， 研究报 告 之二了解溜井 特性 现场 试验 结果 香 春 矿 ， 甲州采石场 研 究报 告 之王 了解 溜井 特性 研 究搬 告之 四 研 究报 告 之五 研 究报 告之六 研究报 告 之七 研 究 报告 之八 研 究报 告 之九 研 究报 告 之十 现场 试验结 果 田海 矿 ， 武甲矿和 津久 见矿 理 论考察 ，模 型试验 投入矿石块度的测定 料 斗 内的移 动情况 现场 试验 结果 吉 良 峰 矿 ，风户矿 流速 差影响范 围 溜井容量的推定 特性总结及 应用 实例 现场 模型 化的途 径1 研 究报 告之 十一模 型化 的途 径 2 参考文峨 略 译 自 日本 石灰 石 ， 1 9 8 8，No． 23 l ， 2 0 2 6 孟 庆仁译 壬t知较 27 维普资讯